自動操縦飛行機が空を変革するか？

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カリフォルニア州サンホアキン・バレーのアルファルファ畑の上空を、小型の農薬散布機が恐ろしいほど低空で飛行している。しかし、人間へのリスクはほとんどない。なぜなら、この飛行機にはパイロットが搭乗していないからだ。

「私たちは人間のパイロットよりも低く飛ぶことができます」と、航空機が作物の上をかすめて飛ぶ中、ラス・マロツキ氏は語る。

低空飛行は散布ドリフト（薬剤の飛散）を減らし、従来の有人農薬散布よりも必要な化学物質の量を減らすことができると、彼は言う。

この無人飛行機は、マロツキ氏が飛行試験エンジニアとして勤めるピカ社（Pyka）のものだ。

サンフランシスコ湾を見下ろす、改装された第二次世界大戦時の格納庫を拠点とするこのスタートアップは、コックピットを持たない自動飛行航空機を製造しており、農作物への散布または貨物輸送用に設計されている。

同社は、自律型固定翼航空機を商業サービスに投入することを競う少数の企業グループの一つである。

都市部のエアタクシー、いわゆる電動垂直離着陸機（eVTOL）は、自律航空に関する注目の多くを集めてきた。

しかし、より静かな競争も進行中だ。まずは農薬散布や貨物輸送といった仕事のために自動飛行機を配備し、最終的には旅客輸送も行うことを、多くのメーカーが目指している。

「完全に規模を拡大し、どこにでもある旅客運航が究極の目標です」と、ピカ社の共同創業者兼CEOであるマイケル・ノーシア氏は語る。同氏は、ミニバス程度の定員を持つピカ社の航空機の大規模なフリートが、米国の東海岸と西海岸を上下に旅客を運ぶ構想を描いている。

「eVTOL業界よりも先に、その時点に到達する可能性は十分にあります」

私は、同社の工場から約80km（50マイル）東にあり、でこぼこの未舗装道路を経由して到着する、ピカ社の農薬散布機の試験場の一つを訪れた。

今日、マロツキ氏と同僚は、デモ用航空機でソフトウェアアップデートを試している。

ピカ社の航空機は約12機がすでにブラジルにあり、綿や大豆などの作物への散布に使用されており、この作業は以前は人間のパイロットによって行われていた。

農薬散布機は完全電動で、バッテリーは機首に搭載されている。約35分間飛行でき、中央のタンクに最大300リットルの散布液を搭載する。

ピカ社の航空機は「大型ドローン」と呼ばれることもあるが、それは控えめな表現に思える。すべての機体の翼幅は11.5メートルもあるからだ。

畑のそばにある輸送用コンテナの中で、エンジニアたちはコンピューター上で航空機に散布させたいエリアを強調表示する。ソフトウェアは、すでにマッピングされている近くの送電線などの障害物を考慮して、ルートを計画する。

畑のそばの滑走路からの離陸は、シームレスだ。約15分後、散布液（今日の目的では水）が少なくなったことを感知すると、航空機は手動での補充とデモ用のバッテリー交換のために自動着陸する。その後、再び離陸し、中断した正確な場所から散布を再開する。

自律飛行はオートパイロットとは異なる。

オートパイロットは、車のクルーズコントロールやレーンキープ機能と同様に、支援を行う。

自律システムは、センサーデータを処理して航空機を制御するアルゴリズムを使用し、人間の介入をほとんどまたはまったく行わずに、離着陸を含む飛行全体を処理することを目指している。

自動飛行機は、一般的に自動運転車よりも構造化され予測可能な環境で運用されているにもかかわらず、自動運転車よりも登場が遅れている。

その理由の一つは、大手テクノロジー企業が自動車に「力を注ぎ」、この技術に巨額の資金を注ぎ込んだことだと、スタンフォード大学で安全な航空自律性を専門とするマイケル・コッヘンダーファー氏は言う。

しかし、航空機は自動車よりも厳格な安全基準に準拠しているため、配備へのハードルがはるかに高いという理由もある。

「航空事故の結果は非常に深刻になり得ます」とコッヘンダーファー氏は指摘する。

軍事的関心がこの技術を後押ししている。多くの企業が、民間側よりも規制上のハードルが少ないことが多い防衛契約を結び、自社システムのデモと試験を行っており、中にはすでに軍の顧客に納入している企業もある。

米国では、商業用の民間利用としてこれまでに承認された最大の自律型固定翼航空機は、昨年認可を取得したピカ社の農薬散布機である。

ただし、運用は厳密に定義された農業環境に限定され、地上のオペレーターと目視監視員が必要とされる。同社は以前、規則がより寛容なブラジルでも同様の承認を取得している。

ピカ社は、現在年間約24機の生産規模を、2030年までに1000機に拡大することを目指している。価格は1機55万ドルで、顧客は運用訓練を受ける。

英国はまだこのような長期的な運用を承認していないが、英国企業のウィンドレーサーズ（Windracers）は、シェトランド諸島とオークニー諸島で自律貨物サービスを開始する許可を求めている。遠隔地への物資輸送用に設計された同社の航空機は、ウクライナでも任務飛行を行っている。

「これは、英国で間違いなく、おそらく世界でも初めての、ドローンによる重量物航空貨物サービスになるでしょう」と、ウィンドレーサーズの創業者兼会長であるスティーブン・ライト氏は言う。

支持者らは、自律航空機がパイロット不足に対処し、農薬散布などの危険な作業から人を遠ざけ、例えば航空機がより多くの貨物を運べるようにすることで効率を向上させ、1人のオペレーターが多くの航空機を監督できればコストを削減できると述べている。

また、自動化の導入が進むにつれて事故が減少してきたことを指摘し、自動化が飛行をより安全にできると主張している。

パイロット団体は依然として警戒している。

米国航空パイロット協会（ALPA）は、パイロットの排除を「安全性に対する重大な賭けであり、一歩踏み込みすぎ」と呼んでいる。

農薬散布パイロットを代表する米国国家農業航空協会は、小型の無人航空機はパイロットにとって視認が難しい場合があると述べている。有人飛行機は、より広い範囲をより速く散布できると付け加えている。

ピカ社とウィンドレーサーズは、航空機をゼロから製造しており、これにより自律性を最初から設計に組み込み、航空機を任務に合わせて調整できると主張している。

他の企業は、既存の大型機を改造している。

ボーイングの投資部門の支援を受ける米国拠点のリライアブル・ロボティクス（Reliable Robotics）は現在、単独パイロットで運航され、数百キロメートルにわたって約1360kgの有償荷物を運べる貨物機セスナ208Bグランドキャラバンで自社システムを試験している。

認定済みの航空機を改造することで、同社は新しい航空機の承認を求める必要もなく、自律システムの安全性の証明に専念できると、共同創業者兼CEOのロバート・ローズ氏は言う。

同じく米国拠点のマーリン・ラボ（Merlin Labs）は、徐々に大型化する軍用機で試験を進めており、現在は複座のロッキード・マーティンC-130J軍用輸送機に自社システムを適用しており、次は民間の複数乗務員貨物機を対象としている。

「異なる航空機間で移行できる、共通の自律頭脳です」と、マーリンの創業者兼CEOであるマット・ジョージ氏は説明する。

各社はAIへのアプローチも異なる。

リライアブル社は、認証を複雑にするとして、AIを完全に回避している。

一方、マーリン社は、はるかにAI中心のアプローチを取っている。

この違いは、いわゆる「検知・回避」システムに顕著に表れている。

自律飛行の最大の課題の一つは、他の航空機や障害物を発見し、安全に回避操縦するパイロットの能力を再現することであり、エラーの余地は事実上ない。

完璧な解決策がまだないため、各社は追加のセンサーシステムを追加したり、標準装備されているセンサーを複製して追加のバックアップを提供したりしている。

リライアブル社は、8キロメートル以上先の他の航空機を検出する前方監視型空対空レーダーを追加し、航空機がどのように応答すべきかを決定する固定ルールに従うソフトウェアを備えている。

これは「パイロットの目よりも優れている」とローズ氏は言う。

一方、マーリン社は、AI搭載カメラを使用して物体を検出・分類している。

ピカ社は、樹木、車両、大型の鳥、地形を検出するために、当初からライダーを使用してきた。しかし、これは短距離であるため、同社はAI搭載カメラの追加も計画しており、これは機上でのAIの初めての実際の使用となる。

「多くのことに関してAIを使う必要はありません…しかし、遠くの6ピクセルが飛行機なのか、他のぼやけなのかを判断することは、AIの完璧な領域です」とノーシア氏は言う。

AIのジレンマは、航空管制との通信にも及んでいる。

共有空域では、航空機は通常航空管制からの無線指示を受信、解釈、応答できなければならない。

リライアブル社の解決策は、当初は完全に訓練された地上のリモートパイロットを配置し、通信と安全上重要な決定を処理させることだ。

マーリン社は、数千時間分の記録された交信で訓練された生成AIを使用して、指示を解釈し、自ら応答することを計画している。

「私たちの問題はより困難ですが…私たちはリモートパイロット運用を超えたいと考えています」とジョージ氏は言う。

マーリン社は、パイロットを段階的に2人から1人へ、最終的には0人へと減らす計画だ。

ピカ社のノーシア氏は、共有空域での最適な運用方法を見つけるための「先駆者」の役割を他社に任せることに満足していると述べている。

一方、完全自律型の旅客飛行が実現困難なままであっても、開拓されている技術が商業航空に徐々に浸透し、有人飛行をより安全にする可能性があると多くの人が期待している。

米国パイロット協会であるALPAは、これは歓迎すべき進展だと指摘している。